Question

（10分）铜合金是人类使用最早的金属材料，铜在化合物中的常见化合价有+l、+2。已知Cu₂O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。现向Cu、Cu₂O和CuO组成的混合物中，加入1 L 0.6 mol/L HNO₃溶液恰好使混合物溶解，同时收集到2240 mL NO气体（标准状况）。请回答下列问题：

（1）写出Cu₂O跟稀硝酸反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）若将上述混合物用足量的H₂加热还原，所得到固体的质量为　　　　　 。

（3）若混合物中含0.1 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗H₂SO₄的物质的量为  

　　　　　　。

（4）若混合物中Cu的物质的量为n mol，则n的取值范围为　　　　　　　　　　 。

（5）科学研究发现纳米级的Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂。在加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu(OH )₂可制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂。当收集的N₂体积为 3.36L（已换算为标准状况）时，可制备纳米级Cu₂O的质量为　　　　　　　　。

Answer

（10分，每空2分）

（1）3 Cu2O +14 H+ + 2 NO3－= 6 Cu2+ + 2 NO↑ + 7 H2O

（2）16 g （3）0.1 mol （4）0.05＜n＜0.15 （5）43.2

【解析】

试题分析：（1）氧化亚铜与硝酸反应生成硝酸铜、NO、水，离子方程式为3 Cu2O +14 H+ + 2 NO3－= 6 Cu2+ + 2 NO↑ + 7 H2O；

（2）2240mLNO的物质的量是0.1mol，原硝酸溶液中硝酸的物质的量是0.6mol，所以未被还原的硝酸的物质的量是0.6-0.1=0.5mol，说明溶液中硝酸铜的物质的量是0.25mol，则铜离子得物质的量是0.25mol，根据铜元素守恒，若用氢气还原上述混合物得到单质铜的物质的量也是0.25mol，其质量是16g；

（3）设原混合物中Cu2O的物质的量是xmol,根据得失电子守恒，失去电子的物质的量是0.1×2+2x×1=(0.2+2x)mol，得电子的物质的量是0.1×3=0.3mol，所以0.2+2x=0.3，x=0.05mol，混合物中Cu元素的总物质的量是0.25mol，所以CuO的物质的量是0.1mol，所以需要硫酸的物质的量是0.1mol；

（4）由Cu元素守恒可得：2×n（Cu2O）+n（CuO）+n=0.25mol，由氧化还原反应得失电子守恒可知：n×2+2×n（Cu2O）=0.1mol×3，

解之得：n（CuO）=n-0.05mol>0，

n（Cu2O）=0.15mol-n>0，

所以0.05mol＜n＜0.15mol;

（5）N2H4生成氮气化合价升高，氢氧化铜生成氧化亚铜Cu的化合价降低，生成氮气的物质的量是3.36L/22.4L/mol=0.15mol，设生成Cu2O的物质的量是xmol，则2x=0.15mol×4，所以x=0.3mol，则生成Cu2O的质量是0.3mol×144g/mol=43.2g。

考点：考查氧化还原反应的分析，固体混合物的计算